大跨度双线桥中的移动模架施工技术

吴洪波

(中铁二十二局集团第一工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 引 言

目前我国处于道路梁桥建设发展的快速期，现浇连续桥在梁桥建设应用中十分广泛[1]，随着该应用的不断深入，传统满堂支架施工方法受限严重，高效安全的移动模架施工技术得以推广[2]，并在公路、铁路梁桥施工中取得了良好社会与经济效益。刘家峰等[3]结合我国箱梁桥建设实际，比较了不同移动模架施工方案，指出移动模架施工法已作为重要施工方法，被广泛应用于铁路客运专线桥梁建设中。谢发祥等[4]以工程实例为基础，介绍了国产全自动移动模架的施工过程及改进措施，为同类型施工方案提供了参考价值。冯国春、赵平华等[5，6]阐述了移动法制梁施工技术，设计出简易仰拱移动模架装置，并为实际工程施工带来了巨大经济效益。刘幸福、臧华等[7，8]结合了实际工程特点，对施工方案进行了创新实践，通过梁体的线性控制，提高了移动模架施工的整体精度。

2 工程概况

新建松花江位于哈尔滨市道外区和松北区的特大桥，包括哈齐线和滨州线。全桥总长约3.1 km，桩号起始点为(DK1+811.48)～(DK4+876.43)，距既有铁路桥下游中心约60.0 m。

哈齐、滨州线采用双线简支箱梁、双线连续箱梁和四线系杆拱连续梁。其中，0#～35#墩、42#～78#台之间为双线桥，36#～41#墩之间为四线桥，36#～53#墩采用四线共用基础，承台并置。其中42#～51#墩共计10孔箱梁采用下行式移动模架施工。

本次客运专线使用移动模架现浇34.5 m箱梁，缺少相关施工工艺借鉴，需结合本工程特定情况，合理设计施工方案。另外，本桥架梁工期较为紧张，为不影响整个标段工期的进程，需保证移动模架施工安全基础上，适当提速高效施行。由此，本工程设计施工方案拟采用两套移动模架，其中博瑞移动模架(即B型)自滨州一侧投入使用；通联移动模架(即A型)在哈齐一侧投入使用。

3 结构组件安装

采用MZ模架造桥机，包含两个钢结构主梁支承模板系统，与传统满堂支架施工相比，去掉了桥面下方的模板支架，模板系统由牛腿支撑于承台上，施工便捷，是桥梁施工广泛采用的先进工法之一。

工程中跨箱梁共34.5 m，墩高位于16.5～21.5 m不等，结合整体施工特点，预采用下行式移动模架系统的施工方案，设计的牛腿部分被当前施工阶段占用，部分用于下一孔桥墩承台施工阶段，可实现牛腿的不间断利用，提高施工速率。移动模架系统由牛腿、主梁、导梁等共计7部分组成，各部分均配有液压、电气系统。

3.1 牛腿组装

牛腿的主要作用为传递荷载，荷载通过施加于推进平车，借由牛腿进一步传递到承台。牛腿采用Q345B的横梁式钢箱结构，单件重量15 t，总长18.2 m，包含横梁与竖向支腿。牛腿支撑在承台上，竖向支腿通过螺栓与墩柱固定。三组牛腿左右均设有推进平车2台。为便于螺栓安装，每个托架与立柱的接口处搭设龙门式脚手架，吊车配合人力使用尖头撬棍安装螺栓，然后依次安装主油顶托架、顶升油顶、横联及顶紧支座。固定结束后，校准牛腿顶水平面，安装推进平车。

3.2 主梁组装

移动模架系统主梁材质为Q345B的钢箱梁，在施工控制中，主梁产生的刚度变化范围不应大于1/700施工跨径。钢箱梁截面尺寸为1 772×3 080 mm2(B型，共6节)，800×3 150 mm2(A型，共10节)；上、下翼缘板厚为20 mm，腹板厚为12～16 mm，每一节钢箱梁通过高强螺栓与下一节钢箱梁连接。在两端的钢箱梁外侧设有导梁，各有两节，且均由高强螺栓连接。将主梁分节运输至桥墩处进行安装，现以B型架设到滨州侧为例，介绍安装过程。

首先在50#～51#墩之间滨州侧原地面搭设临枕木垛(2×2.5 m)，枕木中心距离墩身中线22.7 m，枕木垛上方焊接一个尺寸为1.6×2.0 m2的临时钢管支架，枕木垛加钢管支架高度比台车上平面低50 mm。从场地运输前安装成2节24.3 m与1节13.33 m，使用汽车吊将B型主梁吊装到平板车上，运至施工栈桥，分别将两段主梁使用履带吊运抵墩旁架设到临时支架上，然后人力配合四台50 t千斤顶安装主箱梁之间连接板。另一榀主梁采用相同安装方法。其中，A型主梁从场地运输至墩身旁，可搭设临时支墩进行架设。

3.3 导梁、底模横梁组装

支架前进过程中的引导及承重由两侧导梁承担，移动模架前后导梁长度分别为22.8 m、19.6 m，均分为两节，吊装任务可由1台50 t履带吊完成，可在安装完毕的导梁挂设吊篮，便于后续施工开展。导梁安装简图见图1。

B型底模横梁同为箱型构件，由Q345B的钢板组成，在每一个断面上，采用销子将不同的B型底模横梁连接在一起，B型底模横梁的上侧安置底模板。底模横梁的安装需由1台50 t履带起重机，安装销子时可使用吊篮或者搭设临时平台。

3.4 液压、电气系统组装

结合本文造桥机的施工特点，在移动模架的各部分中，液压系统均包括四项系统功能，独立液压压力级数保持在31.5 MPa，置有独立液压站的控制元件及管路，可对元件进行开关及换向功能操作。台车共包含4个液压泵站，对油缸的功能进行调试。

4 重载试验

重载试验是为了避免箱梁现浇施工中出现风险，对造桥机投入使用前，进行的承载能力和挠度值测试分析，以确保实际施工安全性。事先模拟造桥机在箱梁施工的加载过程，记录并分析造桥机主梁框架及横梁等其他结构的变形，用于指导后期施工的模板起拱值及安装顺序，实现移动模架施工的整体安全保障。

4.1 试验准备

试验对象为MSS34.5/1000型移动模架造桥机，跨度为34.5 m，参考移动模架的实际工作环境，预计对构件施加1 000 t的总载荷。模拟移动模架使用阶段的位置分布，分析刚度分布的初始态，确定测点位置，布置相应的应力应变测量装置，做好准备工作。

4.2 加载

简支混凝土箱梁长34.5 m，计算重量加上内膜重量，墩顶直接承受重量约为1 000 t。荷载共分为三级施加，第一步均匀加至500 t(50%)，待加载稳定，开始第一轮测试；第二步均匀加至800 t(80%)，待加载稳定，观察其受力情况；第三步均匀加至1 020 t(102%)，在4 h、12 h与24 h观测一次。观测指标包含梁截面的应变、挠度变化量及底模板的变形量，观测结果如表1所示，可知重载试验过程中的主梁及导梁挠度与应力值均在控制范围内，移动模架可在设计使用荷载下保持良好的工作性能。

表1 重载试验观测指标记录

4.3 卸载

卸载方案类似加载方案，共分三级，均匀依次卸载，保持稳定依次至箱梁施工荷载的102%、80%、50%与0%。

5 稳定性验算

5.1 移动模架横向倾覆稳定性验算

图4为MZ34.5B型模架过孔状态下整机横向的受力图，其中：F1～F4分别为主梁及前后导梁的水平风载荷、底模横梁的水平风载荷、外模支撑桁架的水平风载荷和外模板的水平风载荷，风载荷计算时风力按内陆12级风，风压为q=600 N/m2，风力系数为离地30 m高处的风力系数，取值1.39；G为半幅模架的自重。

计算得：F1=18.2 t；F2=0.35 t；F3=3.8 t；F4=11.3 t；G=214.4 t

横向稳定系数计算结果如下

M抗=∑GiLi=214.4 t×0.8 m=171.52 t·m

M倾=∑FiLi=F1×1.525 m+F2×3.63 m+F3×4.936 m+F4×7.321 m=130.4 t·m

横向稳定系数=171.52/130.4=1.33

横向稳定性完全满足施工要求。实际使用中，过孔时风压要小于250 N/m2，横向稳定系数更高。

5.2 移动模架纵向倾覆稳定性验算

由于前后导梁结构和尺寸相同，所以过孔时，前导梁即将走到最前面的台车上时，存在整机向前倾覆的可能，此时整机的纵向稳定性最差，取此工况计算整机的稳定性。

图2 导梁安装简图(单位：m)

如图2所示，q1=0.73 t/m，为前、后导梁自重的均布载荷；q2=1.97 t/m，为外模板及支撑和底模横梁自重的均布载荷；q3=3.16 t/m，为主梁和混凝土配重的自重的均布载荷；

稳定力矩=1 756.8 t·m；

倾覆力矩=811.8 t·m

纵向稳定系数=1 756.8/811.8=2.16，远大于1.33，所以设备纵向抗倾覆性能良好。

6 结 论

以松花江特大桥为背景，在缺乏相关施工工艺借鉴且工期紧张下，提出了MZ34.5简支梁移动模架造桥机施工方案，通过重载试验，检验了移动模架的使用及安全性能，对移动模架的稳定性进行了计算，经过分析，整个模架体系的稳定性均满足要求，为近似量级与跨度的其他移动模架施工工程工艺借鉴意义。